Тонкие пленки из сульфидных кристаллов: в России получили новые перспективные материалы для оптоэлектроники
Ученые из Института квантовых технологий МФТИ с коллегами синтезировали серию сульфидных нанокристаллов с использованием нового отечественного прекурсора и изготовили тонкие пленки на их основе. Это первое исследование оптических свойств таких пленок, что открывает новые возможности для создания компактных модовых синхронизаторов, Q-переключателей, оптических ограничителей для лазеров и генераторов высоких гармоник в ИК-диапазоне.
Нанокристаллы сульфидов активно используются в электрохимических батареях, квантовых вычислениях, фотонике, оптоэлектронике, фотогальванике, а также в нелинейной оптике. Тонкие пленки на основе нанокристаллов широкозонных полупроводников Ag₉GaS₆, AgInS₂ и CuGaS₂ обладают интересными оптическим свойствами, такими как двойное лучепреломление и нелинейное оптическое поглощение (когда процесс поглощения света материалов зависит от интенсивности излучения).
Получение однородных тонких пленок на основе коллоидных нанокристаллов (30–80 нм) — технически сложная задача. В этом процессе необходимо учесть равномерное распределение наночастиц по площади, предотвратить слипание молекул, расположенных на поверхности нанокристаллов и получение однородной толщины. До настоящего времени их нелинейно-оптические свойства практически не изучались. Это первое исследование нелинейных оптических свойств таких пленок сульфидных нанокристаллов.
Исследователи из МФТИ синтезировали нанокристаллы в коллоидных растворах с последующим послойным нанесением на стекло для формирования пленок. Они использовали новый реагент — раствор серы в децене-1 для подготовки коллоидных нанокристаллов. После синтеза их коллеги из Узбекистанского университета охарактеризовали полученные материалы с помощью спектроскопических методов. Статья опубликована в журнале Physica Scripta.
«Для получения нанокристаллов мы разработали прекурсор серы, состоящий из доступных продуктов отечественной химической промышленности и являющийся ключевым реагентом в синтезе. Использование этого прекурсора позволило существенно упростить синтез коллоидных нанокристаллов, т. к. он обладает устойчивостью к окислению на воздухе и может храниться длительное время без потери реакционной способности», — рассказал Владимир Лим, сотрудник Центра испытаний функциональных материалов Института квантовых технологий МФТИ.
В результате были получены сульфидные нанокристаллы с размерами 9 нм (Ag₉GaS₆), 17 × 8,3 нм (AgInS₂) и 14,5 нм (CuGaS₂) и с ширинами запрещенных зон 2,49 эВ, 1,66 эВ и 2,56 эВ соответственно. Такие размеры и ширины запрещенных зон идеально подходят для эффективного управления нелинейными свойствами материалов. Эксперимент показал, что пленки обладают усиленными нелинейно-оптическими свойствами за счет локального поля (усиления электромагнитного поля внутри пленки из-за близкого расположения нанокристаллов) и квантового ограничения (увеличения ширины запрещенной зоны в малых частицах).
Ученые обнаружили, что при облучении фемтосекундным лазером пленок Ag₉GaS₆ и CuGaS₂ с низкой интенсивностью доминирует трехфотонное поглощение (поглощение трех фотонов одновременно), которое при росте интенсивности переходит в насыщаемое поглощение (уменьшение поглощения из-за насыщения энергетических уровней). В случае AgInS₂ при 515 нм наблюдалось насыщаемое поглощение, а при 1030 нм трехфотонное поглощение отсутствовало. Для 515 нм импульсов в Ag₉GaS₆ было зарегистрировано двухфотонное поглощение (поглощение двух фотонов одновременно) с последующим переходом в насыщаемое. Эти значения говорят о возможности создания устройств на основе таких пленок с контролируемым откликом на интенсивность света, что в 2–10 раз эффективнее аналогов в коллоидах для лазерных устройств.
«Ключевыми результатами нашего исследования можно назвать — успешное создание тонких пленок регулируемой толщины на основе полученных нами материалов, а также определение их нелинейно-оптических характеристик методом Z-сканирования, таких как коэффициенты двух- и трехфотонного поглощений и интенсивность насыщаемости. Полученные нами характеристики позволят лучше оценить потенциальные возможности для применения этих коллоидных нанокристаллов в нелинейной оптике», — поделился Иван Шуклов, старший научный сотрудник Центра испытаний функциональных материалов Института квантовых технологий МФТИ.
Усиленный эффект насыщаемого поглощения в тонких пленках на основе нанокристаллов позволяет использовать их в качестве пассивных модуляторов добротности для создания импульсных лазерных пучков. Этот эффект делает их перспективными в качестве модовых синхронизаторов для генерации сверхкоротких лазерных пучков. Варьируя размер и морфологию нанокристаллов, можно менять разрешенный спектральный диапазон, при котором свет будет легко проходить через пленку и, наоборот, отсекать потенциально опасные на высоких интенсивностях длины волн. Это позволит использовать синтезированные пленки в ограничителях для защиты глаз и чувствительных приборов от мощного излучения.
Тонкие пленки из нанокристаллов Ag₉GaS₆, AgInS₂ и CuGaS₂ являются перспективными материалами для Q-переключателей, модовых синхронизаторов и генераторов высоких гармоник. Это первое исследование таких свойств в пленках, открывающее путь к их практическому применению в ИК-диапазоне.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно